KR101362905B1 - 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 많은 수의 유전자를 포함하고 있는 생물학적 시료용액을 분석하기 위하여 각각의 유전자에 선택적으로 반응하는 프라이머 또는 프로브를 포함하는 다수의 반응액들이 교차오염없이 반응하여 형광값을 실시간으로 측정 및 분석할 수 있도록 하는 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로 챔버 플레이트는 일측 면에 광학 측정이 가능하도록 광학측정부가 형성되고 타측면에 시료의 주입이 가능하도록 중공된 주입부가 형성되며 복수개의 공간으로 구획된 마이크로 챔버가 형성된 몸체; 상기 몸체의 일측 면에 상기 광학측정부를 밀폐하는 투명층; 및 상기 몸체의 타측면에 상기 주입부를 차단하되, 시료를 포함하는 공통시약이 마이크로 챔버 내부로 주입되도록 하는 주입층; 을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법은 요구되는 시료의 양이 적어 반응용액의 사용량을 줄일 수 있고, 상기 마이크로 챔버 플레이트의 두께가 얇아 온도조절이 용이함에 따라 분석에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 마이크로 챔버 간의 용액이 혼입됨에 따라 발생되는 오염문제 및 마이크로 챔버 내부 잔류 기체에 의해 형광값이 올바로 측정되지 않는 문제를 미연에 방지함에 따라 분석의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법은 마이크로 챔버 내 부에 용액의 주입이 용이하여 대량의 시료를 한꺼번에 처리할 수 있으면서도 그 사용 및 처리가 간단하여 분석공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 복수개의 마이크로 챔버 플레이트가 일체로 형성가능하여 각각의 마이크로 챔버 플레이트에 서로 다른 공통시약이 내장되도록 하여 여러 종류의 시료를 동시에 분석 및 비교함으로써 분석에 소요되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 장점이 있다.
중합효소연쇄반응, 다공성, 마이크로 챔버

Description

마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법{THE MICRO-CHAMBER PLATE, MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 많은 수의 유전자를 포함하고 있는 생물학적 시료용액을 분석하기 위하여 각각의 유전자에 선택적으로 반응하는 프라이머 또는 프로브를 포함하는 다수의 반응액들이 교차오염없이 반응하여 형광값을 실시간으로 측정 및 분석할 수 있도록 하는 마이크로 챔버 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
마이크로챔버란 수 마이크로리터 이하의 미세한 반응이 일어나는 용기로서, 실리콘웨이퍼, 유리, 금속, 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있으며, 상기 마이크로 챔버 플레이트란, 상기 마이크로챔버가 2차원적으로 배열되어 이루어진 플레이트로서 일반적으로 일측 면은 시료가 주입되는 주입구가 타측면은 상기 마이크로챔버 내부의 반응을 관측하기 위한 투명한 재질로 이루어진다.
한편, 유전자의 양을 측정하는 방법으로서 중합효소연쇄반응(PCR, Polymerase Chain Reaction)을 수행하면서 실시간으로 유전자의 양에 비례하여 증가되는 형광값을 측정할 수 있는 실시간 중합효소연쇄반응(Real-Time PCR) 방법이 개발되었다.
상기 실시간 중합효소연쇄반응 방법은 중합효소연쇄반응을 수행함에 따라 중합효소연쇄반응 산물로부터 발생되는 형광값을 각 사이클마다 측정하고, 일정량 이상의 형광값이 발생되는 사이클을 확인함으로써 시료의 특정유전자 초기 농도를 정량적으로 분석할 수 있다.
상기 실시간 중합효소연쇄반응 방법은 상기 중합효소연쇄반응 후에 전기영동과정이 필요하지 않고, 중합효소연쇄반응을 수행함과 동시에 반응된 산물을 정량적으로 측정하여 시료 내부의 각각의 특정염기배열을 가진 유전자의 농도를 109 이상의 범위에서 결정할 수 있는 이점이 있다.("A-Z of Quantitative PCR" edited by Stephen A. Bustin 2004-2006 International University, "Realtime PCR" edited by M. Tevfik Dorak 2006 Taylor & Francis Group)
상기 실시간 중합효소연쇄반응 방법을 수행하는 실시간 중합효소연쇄반응 기기는 다양한 형태가 제안된 바 있으며, 다수의 시료를 분석할 수 있는 실시간 중합효소연쇄반응 기기로서 표준 96well, 384well 플레이트를 사용하여 96개 또는 384개의 유전자들을 분석할 수 있는 기기가 제안된 바 있다.(Roche 사의 Light cycler 480, ABI 7500, 7900)
상기 Roche사의 실시간 중합효소연쇄반응 기기는 반응 시료의 양이 10 내지 50㎕의 것으로, 비교적 많은 양의 시료가 소요되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용하여 반응 시료의 양을 줄임으로써 빠른 시간 내에 많은 시료를 동시에 분석하기 위한 다양한 방법들이 제시된 바 있으며, 이에 따라 마이크로챔버 어레이 플레이트를 이용한 방법 역시 제안된 바 있다.
마이크로챔버 어레이 플레이트를 사용하는 방법은 크게 상기 마이크로챔버에 반응시료를 주입하는 단계, 마이크로챔버간의 반응용액을 밀봉시키는 단계, 반응 및 분석단계의 3단계로 구성될 수 있으며, 첫 번째로 개별적으로 상기 마이크로 챔버에 시료용액을 가하는 방법으로서, 투명한 세포배양용 마이크로챔버 플레이트에 반투과성 막을 덮어 마이크로챔버를 격리시키고 각각의 마이크로챔버에 하나의 세포를 배양하여 배양액을 제거한 후, 택맨(Taqman) 반응용액을 가하고 증발방지를 위해 투명 오일로 밀봉하여 온도사이클링을 하면서 플레이트의 바닥에서 형광값을 측정하는 마이크로챔버 어레이 플레이트가 제안된 바 있다.(YASUDA, Kenji EP 1,541,678 A1, JP 2002245900 NUCLEIC ACID ANALYSIS CHIP AND NUCLEIC ACID ANALYZER)
상기 방식은 각각의 마이크로챔버에 각기 다른 용액을 마이크로 피펫으로 흡입하고 가해 주어야하므로 시간이 많이 걸리고 특히, 1,536개 이상의 마이크로챔버에 시료를 주입하기 위해서 미세자동분주기를 사용해야 하는데 각각 다른 용액을 가하기전에 세척하는 과정에 많은 시간이 걸려 현실적으로 384 플레이트 이상은 사용이 어려운 문제점이 있다.
두 번째로, 첫 번째 방법을 해결하기 위해 실리콘 웨이퍼를 포토리소그래피와 화학식각 방식으로 마이크로챔버 어레이를 구성한 반응기가 E. Tamiya 교수그룹의 Hidenori Nagai 등에 의해 제시된 바 있다.(Anal. Chem. 2001 73, 1043-1047, Development of a Microchamber Array for Picoliter PCR)
상기 반응기는 중합효소연쇄반응 용액의 증발을 방지하기 위해 현미경 슬라이드 커버 글라스를 이용하였으나, 상기 커버글라스를 떼어낼 때 반응액의 교차오염이 유발됨에 따라 발수성 막을 커버글라스와 웨이퍼 사이에 끼워서 먼저 상기 커버글라스를 제거한 후 반응용액을 건조시킨 후에 발수성 막을 제거하고 분석해야하는 번거로움이 있었으며, 실시간 유전자 정량증폭에 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
세 번째로, 정량증폭 문제점을 해결하기 위해서 같은 연구실에서 Y. Matsubara 등은 웨이퍼 상의 오목한 마이크로챔버에 각각의 프라이머를 마이크로어레이 장비를 이용하여 가한 후 건조시킨 마이크로챔버 어레이를 개발하였다.(7th International Conference on Miniaturized Chemical and Biochemical Analysis Systems October 5-9, 2003, Squaw Valley California USA)
상기 마이크로챔버 어레이는 칩의 상부에 미네랄 오일을 가하여 마이크로챔버를 완전히 덮은 다음 여기에 중합효소연쇄반응 반응액을 나노제트 분주기를 이용하여 반응기의 미네랄 오일 위에서 점적하는 방법을 사용하였다. 이 방법은 1인치 × 3인치의 실리콘 웨이퍼를 포토리소그래피와 화학식각 방식으로 50 나노리터의 부피( 0.65 × 0.65 × 0.2 mm)를 가지는 1,248개의 마이크로챔버 어레이 칩을 제 조한 후 마이크로챔버에 프라이머와 택맨(Taqman) 프로브 용액을 나노리터 분주기로 점적하여 이것을 건조시키고, 전체를 미네랄 오일로 코팅을 하여 각각의 마이크로챔버를 격리 밀봉하였다.
상기 세 번째 방법을 이용하여 제조된 마이크로챔버 어레이는 나노리터 분주기를 이용하여 Taq DNA 중합효소와 시료 DNA의 혼합액을 미네랄 오일의 상층부에서 분사하여 각각의 마이크로챔버에 분주하여 줌으로서 성공적으로 마이크로챔버에서 각각의 반응성분들이 교차오염이 없이 중합효소연쇄반응을 수행할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상기 방법은 용액을 주입할 때 별도의 마이크로어레이용 나노리터 분주장비가 필요하고, 분주를 하기 위한 시간이 오래 소요되며, 플레이트 이동 시에 미네랄오일의 유동으로 반응액 상호간의 교차오염의 위험성이 높은 문제점이 있다. 또한, 온도 사이클링 반응시 고온에서 버블이 발생되고 오일과 수용액의 소수성효과로 인해 수용액이 구형형태로 되어 렌즈효과를 일으킴에 따라 광학 측정시 여기광과 발광이 산란, 분산되어 측정오차를 크게 만드는 문제점이 있다.
네 번째로, 상기 세 번째와 같은 화학적인 식각방식에 의해 제조된 마이크로챔버이지만 상기 세 번째 방식보다 훨씬 많은 수의 반응을 시킬 수 있는 것으로 PicoTiterPlate 가 개발된 바 있다.( John H. Leamon et al., A massively parallel PicoTiterPlate based platform for discrete pico-liter-scale polymerase chain reactions. Electrophoresis 2003, 24, 3769-3777)
상기 네 번째 방식은 39.5 pl의 양으로 300,000 개의 독립적인 중합효소연쇄 반응을 시킬 수 있는 형태가 있으나 프라이머/프로브들을 고정화한 담체가 있어야 하므로 균일한 광학 특성이 요구되는 실시간 정량 중합효소연쇄반응에 적용될 수 없다.
다섯 번째로, 미량시료를 반응시키기 위해서 미국특허 제 5948673호에는 '필름 반응기(또는 DNA 카드)'라 하는 반응기가 제시된 바 있다.
상기 필름 반응기는 3층의 매우 얇은 필름으로 되어 있으며, 구체적으로, 하층 필름은 반응기의 밑면을 형성하고, 중층 필름은 반응기의 측면을 형성하며, 상층 필름은 시료주입구를 형성한다. 상기 필름 반응기에 파이펫을 통하여 미량 시료용액을 주입한 후에 반응을 위해서는 반응주입구를 완전하게 밀봉하여야 하는데, 완벽히 밀봉되지 않을 경우 중합효소연쇄반응 시 반응용액이 모두 증발되게 되는 문제점이 있으며, 상기 필름 반응기는 수천 개의 시료를 다루기 위해서는 구조적으로 너무 복잡해지므로 현실적으로 제조가 불가능하다.
여섯 번째로 표준 ELISA 플레이트 크기로 1,536 형광분석 반응을 수행할 수 있는 반응플레이트가 WO 02/40158과 US 6,232,114에 개시된 바 있다.
상기 여섯 번째 방법은 플레이트에 다수의 관통된 구멍을 형성하고, 형광양이 적은 투명한 필름을 융착하여 다수의 반응용기를 형성하고 여기에 시약을 담은 후 투명필름으로 밀봉하여 반응을 수행하는 용기를 이용하는 방법이다. 상기 반응 플레이트는 상면 및 하면이 투명하게 형성되고, 일측 면에서 여기광을 가해주고 다른 한쪽에서 형광을 측정할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상기 여섯 번째 방법 역시, 많은 수의 유전자를 분석하기 위해서는 각각의 마이크로챔버마다 각각 다른 프라이머와 프로브가 들어가야 하는데 많은 수의 시료를 분석하는 플레이트는 수천 개의 다른 용액을 미세한 마이크로챔버에 넣어 주어야 하므로, 이를 위해 종래의 나노리터 분주기와 같은 특수한 분주장비가 필요하고, 많은 시간이 걸리는 작업이면서도 시료 주입시 불량이 발생하는 문제점을 그대로 가지고 있게 된다. 또한, 마이크로 챔버내에 용액을 완전히 채울수 없는 문제로 인하여, 가온될 경우 마이크로 챔버 상부에 수증기가 맺히게 되어 광학 측정을 방해하는 문제점도 있다.
따라서, 다수의 마이크로챔버에 균일하게 시료를 주입하고 각 반응액 간의 교차 오염이 일어나지 않고, 기포가 발생되지 않고 수증기가 광학측정부면에 응축되지 않아 반응시 반응물로부터 생성되는 광을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 마이크로챔버 플레이트가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 실시간 중합효소연쇄반응, 정온 효소반응, 또는 LCR(Ligase Chain Reaction)에 요구되는 다수개의 마이크로 챔버 내부에 용액이 증발됨을 방지하고 용액을 용이하게 주입하여 주입 단계에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 상기 마이크로 챔버 간에 용액이 혼입되지 않도록 하며, 용액 내부의 미세기포가 배출되도록 함으로써 광학값을 더욱 정확히 측정할 수 있어 적은 양의 시료를 이용하면서도 분석의 정확도를 높일 수 있는 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 마이크로 챔버 플레이트는 일측 면에 광학 측정이 가능하도록 광학측정부가 형성되고 타측면에 시료의 주입이 가능하도록 중공된 주입부가 형성되며 복수개의 공간으로 구획된 마이크로 챔버가 형성된 몸체; 상기 몸체의 일측 면에 상기 광학측정부를 밀폐하는 투명층; 및 상기 몸체의 타측면에 상기 주입부를 차단하되, 시료를 포함하는 공통시약이 마이크로 챔버 내부로 주입되도록 하는 주입층; 을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 챔버는 상기 주입층의 형성 이전에 프라이머 또는 프로브등 특이성분(A)이 포함된 핵산분석을 위한 분석시약이 내장되는 것을 특징으로 하고, 상기 마이크로 챔버는 핵산증폭효소, DNA 구성 화합물(dNTP), 또는 버퍼가 더 내장되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 주입층(130)은 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료된 후, 접착성 필름, 수분에 의해 피막을 형성하는 성분, 오일, 또는 상온에서 고체인 고형성분을 이용하여 실링(sealing)되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 주입층은 천공 가능한 필름으로 이루어지며, 상기 마이크로 챔버 각각과 연통되도록 상기 주입층은 천공되는 것을 특징으로 하고, 아울러, 상기 마이크로 챔버당 천공된 개수가 각각 1 내지 10 개로 형성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 주입층은 다공성 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명층은 0℃ 내지 100℃ 에서 변형이 일어나지 않는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 투명층은 특정 파장의 빛만 통과시키거나 차단할 수 있다.
또, 상기 마이크로 챔버 플레이트는 상기 몸체의 주입부가 형성된 면의 둘레가 돌출되어 상측이 개구된 공간부가 형성되고, 상기 마이크로 챔버 내부로 주입되는 공용시약 또는 시료가 상기 주입층의 상부에 형성된 공간부에 직접 공급되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 마이크로 챔버 플레이트는 일측에 시료를 포함하는 공통시약이 공급되는 공급부가 형성되고, 상기 공간부를 차단하되 기체는 배출될 수 있는 시료공급층이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 마이크로 챔버는 원통형 또는 직육면체의 형태인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 마이크로 챔버의 크기는 0.3 내지 3 mm 의 폭으로 형 성되는 것을 특징으로 하고, 0.5 내지 5 mm 의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 챔버 플레이트는 시료를 포함하는 공통시약이 포함된 별도의 용기에 마이크로 챔버 플레이트를 담가 상기 시료를 포함하는 공통시약이 상기 마이크로 챔버 내부로 주입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 마이크로 챔버 플레이트는 상기 투명층을 보호하는 제1보호부, 또는 상기 주입층을 보호하는 제2보호부가 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제1보호부 또는 제2보호부는 박리가능한 접착성 필름 또는 탈ㆍ부착가능한 부재가 이용되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 마이크로 챔버 플레이트는 복수개가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 마이크로 플레이트 제조방법은 a) 일측 면에 광학 측정이 가능한 광학측정부가 형성되고 타측면에 시료의 주입이 가능한 주입부가 형성되며 복수개의 공간으로 구획된 마이크로 챔버가 형성된 몸체가 준비되는 단계(Sa); b) 상기 몸체의 광학측정부에 투명층이 형성되는 단계(Sb); c) 상기 몸체의 주입부에 특이성분이 분주되어 각각의 마이크로 챔버 플레이트에 서로 다른 특이성분이 내장되는 단계(Sc); 및 d) 상기 마이크로 챔버 플레이트의 타측면에 주입층이 형성되는 단계(Sd); 를 포함하여 제조된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 챔버 플레이트의 제조방법은 상기 d) 주입층 형성 단 계(Sd) 이후에, e) 상기 주입층을 보호하는 제1보호부 또는 상기 투명층을 보호하는 제2보호부를 형성하는 단계(Se)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트를 이용한 시료 분석방법은 상술한 바와 같은 마이크로 챔버 플레이트의 제조방법에 의해 제조된 마이크로 챔버 플레이트를 이용하며, ㄱ) 제조된 마이크로 챔버 플레이트의 주입층을 통해 상기 마이크로 챔버 내부로 시료를 포함하는 공통시약을 주입하는 단계(Sㄱ); ㄴ) 상기 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료되면, 상기 주입층의 상층면을 실링하는 단계(Sㄴ); 및 ㄷ) 상기 특이성분과 시료를 포함하는 공통시약을 반응시키는 단계(Sㄷ); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 주입층의 상층면을 실링하는 단계는 주입층의 재질에 따라 제외될 수 있다.
또한, 상기 시료를 포함하는 공통시약 주입 단계(Sㄱ)는 상기 마이크로 챔버 내부로 시료를 포함하는 공통시약이 원활히 주입될 수 있도록 원심력, 감압 또는 가압이 작용되는 것을 특징으로 한다.
또, ㄹ) 상기 시료를 포함하는 공통시약 주입 단계(Sㄱ)에서 복수개의 시료 또는 시약이 순차적으로 주입되는 경우, 하나의 주입이 완료된 후 상기 마이크로 챔버 플레이트의 압력이 조절되는 단계(Sㄹ); 가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 압력 조절 단계(Sㄹ)는 상기 마이크로 챔버 내부의 잔류 기체가 배기될 수 있도록 감압-해제, 또는 가압되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실링하는 단계(Sㄴ)는 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료 된 후, 접착성 필름, 수분에 의해 피막을 형성하는 성분, 오일, 또는 상온에서 고체인 고형성분을 이용하여 주입층을 실링하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법은 요구되는 시료의 양이 적어 반응용액의 사용량을 줄일 수 있고, 상기 마이크로 챔버 플레이트의 두께가 얇아 온도조절이 용이함에 따라 분석에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 마이크로 챔버 간의 용액이 혼입됨에 따라 발생되는 오염문제 및 마이크로 챔버 내부 잔류 기체에 의해 광학 측정값이 올바로 측정되지 않는 문제를 미연에 방지함에 따라 분석의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트, 그 제조방법은 마이크로 챔버 내부에 용액의 주입이 용이하여 대량의 시료를 한꺼번에 처리할 수 있으면서도 그 사용 및 처리가 간단하여 분석공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 복수개의 마이크로 챔버 플레이트가 일체로 형성가능하여 각각의 마이크로 챔버 플레이트에 서로 다른 공통시약이 내장되도록 하여 여러 종류의 시료를 동시에 분석 및 비교함으로써 분석에 소요되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100), 그 제조방법을 첨부된 도면 을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트(100)의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1에 도시한 마이크로 챔버 플레이트(100)의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트(100)의 다른 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트(100)의 다른 사시도이며, 도 5는 상기 도 4에 도시한 마이크로 챔버 플레이트(100)의 단면도이고, 도 6과 7은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트(100)의 또 다른 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 사시도이고, 도 9는 상기 도 8에 도시한 마이크로 챔버 플레이트의 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 사시도이다.
상기 도 1 내지 도 6은 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)를 나타낸 도면으로, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 크게 광학측정부(113) 및 주입부(112)가 형성된 마이크로 챔버(111)가 복수개 형성된 몸체(110); 상기 몸체(110)의 양측 면에 각각 형성되는 투명층(120) 및 주입층(130)을 포함하여 형성된다.
상기 몸체(110)는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이루는 기본 구성으로, 내부에 시료, 반응용액, 또는 용매 등이 내장되는 공간인 마이크로 챔버(111)가 복수개 구비된다.
상기 몸체(110)는 실리콘웨이퍼, 유리, 금속, 또는 플라스틱으로 형성가능하며, 상기 마이크로 챔버(111)는 일측 면에 광학 측정이 가능하도록 광학측정 부(113)가 형성되고, 타측면에는 분석에 필요한 물질들이 주입되는 주입부(112)가 형성된다.
상기 투명층(120)은 상기 광학측정부(113)가 형성된 몸체(110)의 일측 면을 밀폐하면서도, 광학측정이 가능하도록 투명한 재료를 이용하여 형성된다.
이 때, 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는 분석과정에서 가열되므로 열에 의해 내구성을 가진 재료인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 투명층(120)은 0℃ 내지 100℃ 에서 변형이 일어나지 않는 재료로 구성된다.
또한, 상기 투명층(120)은 광학측정을 위해 특정 파장의 빛을 차단하거나, 특정 파장의 빛만을 통과하도록 하여 더욱 정확한 광학 측정값을 얻을 수 있도록 할 수 있다.
상기 주입층(130)은 상기 몸체(110)의 주입부(112)가 형성된 타측면에 상기 주입부(112)를 차단하도록 형성되되, 시료를 포함하는 공통시약이 상기 주입층(130)을 통과하여 마이크로 챔버(111) 내부로 주입되도록 한다.
상기 주입층(130)은 상기 주입부(112)를 차단하여 내부에 주입된 물질의 증발을 방지하면서도, 상기 마이크로 챔버(111) 내부에 공통적으로 가해지는 물질이 주입되도록 천공 가능한 물질 또는 다공성 물질로 형성된다.
상기 천공 가능한 물질은 필름형태의 재료가 이용될 수 있으며, 상기 필름형태의 주입층(130)은 상기 마이크로 챔버(111)와 각각 연통되도록 천공된다.
이 때, 상기 천공된 개수는 상기 마이크로 챔버(111) 하나 당 1 내지 10 개로 형성될 수 있으며, 상기 필름 재료로는 테플론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴 리에스터, PVC, 또는 PET 등이 이용될 수 있고, 상기 천공된 부분의 폭은 10 ㎛ 내지 1 mm 이내, 더욱 바람직하게는 100 내지 500 ㎛ 이내로 형성되도록 한다.
상기 주입층(130)을 통해 주입시에 압력 등이 조절되어 주입이 용이하게 수행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입층(130)은 다공성 재질을 이용하여 천공작업 없이 그대로 이용 가능하도록 할 수도 있으며, 상기 다공성 재질로는 마이크로포아(Micropore), 메시(mesh)형 물질, 부직포 등을 이용할 수 있으며, 상기 다공성 재질의 포아 크기는 0.1 내지 100 ㎛ 이내인 것이 바람직하다.
상기 주입층(130)을 통해 시료주입이 완료된 후, 주입된 시료의 유출이나 증발을 방지하고 마이크로 챔버(111) 간의 시료 혼입을 방지하기 위한 목적으로 주입층(130) 위에 접착성 필름을 부착 하거나 수분에 의해 피막을 형성하는 성분, 오일, 또는 상온에서 고체인 고형성분이 이용될 수 있다. 주입층(130)이 천공 필름 재질일 경우, 상기 주입층(130) 상부에 비닐테이프 등의 접착성 필름 테이프를 부착하는 방법을 사용할 수 있고, 상기 주입층(130)이 다공성 재질일 경우, 중합효소연쇄반응(PCR)용으로 개발되어 시판되고 있는 미네랄오일(Mineral Oil, Sigma 등)을 주입층(130) 위에 도포하여 상기 주입층(130) 내로 상기 오일 성분을 침투시키는 방법이 이용될 수 있다.
본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 상기 마이크로 챔버(111)에 상기 주입층(130)을 형성하기 이전에 프라이머 또는 프로브가 포함된 핵산분석을 위한 형광분석시약과 같은 특이성분(A)이 내장되고, 필요에 따라 핵산증폭효소, DNA구성 화합물(dNTP), 버퍼 또는 안정화제(반응용액, 프라이머, 효소 등과 분자적으로 잘 혼합되어 이들을 안정화시키고 용기내의 흡착을 줄여주는 역할을 하는 물질로서, 폴리올, 탄수화물, 소알부민, PEG 등을 예로 들 수 있다.)가 더 포함될 수 있으며, 상기 특이성분(A)은 그 조성에 따라 건조, 반건조, 또는 액상의 상태로 이용된다.
즉, 투명층(120)이 형성되어 일측이 폐쇄된 마이크로 챔버(111) 내부에 시료에 서로 다른 특성을 갖는 특이성분(A), 즉 각각 고유의 기능을 부여하는 물질이 미리 내장되고, 상기 주입층(130)이 형성되면 마이크로 챔버 플레이트가 형성된다. 그 후, 상기 마이크로 챔버 플레이트를 이용하여 시료를 분석하기 위해서는 마이크로 챔버(111) 내부에 시료를 포함하는 공통시약을 원심력, 감압 또는 가압에 의해 일시에 주입한다.(아래의 분석 방법에서 더욱 상세히 설명한다.)
먼저, 도면을 통해 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 예를 살펴본다.
도 1 및 도 2는 몸체(110)에 동일한 폭(L111)으로 원형 단면을 갖는 마이크로 챔버(111)가 복수개 구비된 형태로, 상기 주입층(130) 및 투명층(120)이 상기 몸체(110)와 별도의 구성으로 부착된 형태를 도시하였다.
상기 마이크로 챔버(111)는 0.3 내지 3 mm 의 폭(L111)을 가지며, 0.5 내지 5 mm 의 깊이(D111)를 갖도록 형성되므로, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 매우 많은 수의 마이크로 챔버(111)를 형성할 수 있어 동시에 분석 작업이 이루어질 수 있으며, 깊이(D111)가 얕아 열전도성능이 좋아 분석시간을 줄이고 분석의 정 확도를 높일 수 있다.
실제로, 표준 80×125 mm 의 몸체(110)에 폭(L111)이 0.3 내지 2.25 mm인 마이크로 챔버(111)를 24,576 개를 형성할 수 있으며, 0.1 내지 5 ㎛이하의 미량시료의 반응에 적합하여 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 미량의 반응 용액을 사용하여 많은 수의 유전자를 동시에 정량적으로 분석할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 다른 예를 나타낸 단면도로, 상기 도 3 (a)에 도시한 마이크로 챔버 플레이트(100)는 상기 몸체(110)와 투명층(120)이 일체화된 형태로, 별도의 투명층(120)을 형성하는 단계를 줄일 수 있는 형태로, 상기 투명층(120)과 몸체(110)가 일체화되어 형성된다 할지라도, 상기 투명층(120)은 광학측정이 가능하도록 형성되어야 한다.
상기 도 3 (b)에 도시한 형태는 상기 몸체(110)의 광학측정부(113)가 형성된 면에 단차가 형성되고, 상기 단차진 영역에 투명층(120)이 형성되어, 상기 투명층(120)을 형성함에 따라 돌출되는 부분이 존재하지 않도록 형성된 예를 도시하였다.
본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 상기 마이크로 챔버(111)가 상기 도면에서 도시한 원형의 형태 외에도 사각형, 오각형 등 그 단면이 다양하게 형성될 수 있으며, 상ㆍ하 방향으로 갈수록 그 폭(L111)이 변경되도록 할 수도 있다.
상기 주입층(130)이 형성된 마이크로 챔버 플레이트(100)는 시료를 포함하는 공통시약을 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 주입하는 다양한 방법으로 첫 번째, 상기 마이크로 챔버 플레이트(100), 그 자체를 상기 시료를 포함하는 공통시약이 담긴 용기에 담가 주입하도록 할 수 있다.
두 번째로, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 상기 몸체(110)의 주입부(112)가 형성된 면의 둘레가 돌출되어 상측이 개구된 공간부(114)가 형성되고, 상기 공간부(114)에 시료를 포함하는 공통시약을 직접 공급할 수 있다.
세 번째로, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일측에 시료를 포함하는 공통시약이 공급되는 공급부(141)가 형성되고, 상기 공간부(114)를 차단하는 시료공급층(140)이 더 형성되어, 상기 시료공급층(140)을 형성한 뒤, 상기 공급부(141)를 통해 시료를 포함하는 공통시약을 상기 주입층(130) 상부로 공급하여 각각의 마이크로 챔버(111) 내부로 시료를 포함하는 공통시약이 공급되도록 한다.
네 번째로, 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 세 번째 방법과 동일하게 시료공급층(140)이 더 형성되나, 상기 공급부(141)가 상기 몸체(110)의 일측에 형성된 예를 나타내었다.
상기 시료공급층(140)이 더 형성된 경우에, 상기 시료를 포함하는 공통시약을 보호하고, 공급된 양을 정확하게 제어할 수 있으며, 상기 주입층(130)을 보호할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 시료공급층(140)은 공급되는 시료를 포함하는 공통시약은 외부로 배출되지 않고, 내부의 기체는 배출 가능한 재료로 형성되어 시료를 포함하는 공통시약의 유출은 방지하고 상기 마이크로 챔버(111) 내부에 잔존하는 기체는 외 부로 배출될 수 있도록 한다.
상기 마이크로 챔버(111) 내부에 기체가 잔류하게 되는 경우에, 상기 기체에 의해 빛이 분산되어 광학측정의 정확도를 저하시키는 원인이 되므로, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 상기 마이크로 챔버(111) 내부의 기체가 배출되도록 하여, 상기의 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 하는 장점이 있다.
상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는 실시간 중합효소연쇄반응 외에도 정온 효소반응, 또는 LCR(Ligase Chain Reaction)과 같은 반응에 이용될 수 있으며, 내부에 내장되는 특이성분(A) 등을 변경함으로써 이 외에도 다양하게 이용될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트(100)의 또 다른 예로서, 본 발명의 마이크로 챔버(111)는 필요에 따라 이송될 수 있으므로, 상기 투명층(120)을 보호하는 제1보호부(150), 또는 상기 주입층(130)을 보호하는 제2보호부(160)가 더 형성될 수 있다.
상기 제1보호부(150), 및 제2보호부(160)는 필요에 따라 각각 복수개 형성될 수 있으며, 상기 시료공급층(140)이 더 형성된 경우에 상기 제2보호부(160)는 상기 주입층(130) 또는 시료공급층(140)의 상측에 형성된다.
상기 제1보호부(150)는 광학측정을 위해 박리가능한 접착성 필름 또는 탈ㆍ부착 가능한 부재가 이용될 수 있으며, 상기 제2보호부(160)는 내부 용액의 유출을 방지하고 외부로부터의 오염을 차단하도록 접착성 필름이 이용 될 수 있다. 보호용 필름으로 취급 중 물리적인 손상으로부터 기저의 막을 보호할 수 있는 강도를 가지면서도 박리가 용이하여 제거 과정 중에 기저의 막을 손상시키지 않고 부착면에 이물질이 남지 않는 점착성 필름 등을 사용할 수 있으며, 탈ㆍ부착 가능한 부재로는 플레이트용 뚜껑 등을 사용할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)가 복수개 형성된 예를 도시한 예들로서, 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)가 복수개 형성된 예 역시 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 범주에 속하나, 원활한 설명을 위해 하나의 단위를 형성하는 마이크로 챔버 플레이트(100)가 복수개 형성된 것을 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100') 및 도면부호 100'로 표현하여 설명한다.
상기 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 광학측정부(113) 및 주입부(112)가 형성된 마이크로 챔버(111)가 복수개 형성된 몸체(110); 상기 몸체(110)의 양측 면에 각각 형성되는 투명층(120); 및 주입층(130)을 포함하여 형성된 마이크로 챔버 플레이트(100)가 복수개 형성된다.
상기 마이크로 챔버 플레이트(100)가 복수개 형성된 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')도 상술한 바와 같은 마이크로 챔버 플레이트(100)의 특징을 가지며, 도면을 참조로 그 예들을 설명한다.
상기 도 8 및 도 9에 도시한 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 상기 몸 체(110)의 주입층(130)이 형성되는 측에 이웃하는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 연결하는 몸체연결부(170)가 형성되고, 상기 투명층(120)이 상기 몸체(110)와 일체로 형성된 예를 도시하였으나, 상기 몸체연결부(170)는 이웃하는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 연결하는 어떠한 형태로도 형성될 수 있다.
즉, 상기 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 상술한 바와 같은 마이크로 챔버 플레이트(100)가 하나의 단위체를 형성하며, 이것이 복수개 연결되어 일체로 형성된 예로서, 상기 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 하나의 마이크로 챔버 플레이트(100)에 4 내지 16개의 마이크로 챔버(111)를 형성하고, 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)가 8 내지 96개를 포함하도록 구성될 수 있다.
이 때, 상기 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')를 형성하는 각각의 마이크로 챔버 플레이트(100)는 내부에 다른 특이성분(A)이 내장되어 있고, 상기 주입층(130)을 통해 주입되는 공통시약의 종류도 다르므로, 상기 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 각각의 마이크로 챔버 플레이트(100)에 상기 몸체(110)의 주입부(112)가 형성된 면의 둘레가 돌출되어 상측이 개구된 공간부(114)가 형성되고, 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 주입되는 공용시약 또는 시료가 상기 주입층(130)의 상부에 형성된 공간부(114)에 직접 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 공간부(114)를 형성하기 위하여, 상기 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(110)의 주입부(112)가 형성된 측에 상부로 돌출되는 격벽부(115)가 형성될 수 있다.
상기 도 8 및 도 9는 상기 격벽부(115)가 몸체(110)와 일체로 형성되고, 각 각의 마이크로 챔버 플레이트(100)마다 동일한 특이성분(A)이 내장된 마이크로 챔버(111)를 포함하도록 형성된 예를 도시하였으나, 이웃하는 마이크로 챔버 플레이트(100) 사이를 구획하는 하나의 격벽부(115)가 존재하도록 할 수 있으며, 이 외에도 각각의 마이크로 챔버 플레이트(100)에 시약을 주입할 수 있는 공간을 형성할 수 있는 형태라면 다양하게 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 상기 몸체(110)의 마이크로 챔버(111) 내부에는 특이성분(A)이 내장되되, 각각의 마이크로 챔버 플레이트(100)에 서로 다른 특이성분(A)이 내장되도록 하고, 각각의 특이성분(A)에 요구되는 서로 다른 시약을 주입할 수 있도록 함으로써 동시에 여러 종류의 시료 분석이 가능한 장점이 있다.
상기 도 10에 도시한 본 발명의 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 상기 몸체(110)에 특이성분(A)이 내장되는 마이크로 챔버(111)가 복수개 형성되고 양측이 개방된 형태로, 상기 개방된 일측 면에 투명층(120)이, 타측 면에 주입층(130)이 형성된다.
또한, 하나의 상기 마이크로 챔버 플레이트(100) 주입부(112)가 형성된 면에는 상기 마이크로 챔버(111)의 둘레가 돌출되어 상측이 개구된 공간부(114)를 형성하도록 하고, 상기 공간부(114)에 공통시약을 공급하도록하며, 상기 공간부(114)를 차단하는 시료공급층(140)이 더 형성될 수 있다.
상기 시료공급층(140)에는 시료가 공급되는 공급부(141)가 형성되도, 상기 공간부(114)는 상기 몸체연결부(170)의 일측 면이 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 도 10은 상기 투명층(120)을 보호하는 제1보호부(150) 및 상기 주입층(130) 및 시료공급층(140)을 보호하는 제2보호부(160)가 형성된 예를 도시하였다.
상기 도 8 내지 도 10은 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)가 일렬로 연결된 예를 도시하였으나, 상기 도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)가 다열을 형성하도록 복수개가 연결될 수 있다.
또한, 상기 멀티 마이크로 챔버 플레이트(100')는 각각의 마이크로 챔버 플레이트(100)에 독립적인 시약을 주입할 수 있도록 상기 몸체(110)의 주입부(112)가 형성된 면의 둘레가 돌출되어 상측이 개구된 공간부(114)가 형성되고, 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 주입되는 공용시약 또는 시료가 상기 주입층(130)의 상부에 형성된 공간부(114)에 직접 공급되도록 함으로써 한 번의 실험으로 다양한 종류의 시료를 실험할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 실시간 중합효소연쇄반응용 분석장치(1000)는 상술한 바와 같은 특징을 가지는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용하는 것을 특징으로 한다.
도 12는 본 발명에 따른 실시간 중합효소연쇄반응용 분석장치(1000)의 구성도로, 상기 도 12에 도시된 바와 같이, 실시간 중합효소연쇄반응용 분석장치(1000)는 압력 조절 수단(200) 또는 회전 수단(400)이 구비될 수 있으며, 더불어 온도 조절 수단(300) 또는 광학측정수단(500)이 추가적으로 구비될 수 있다.
다음으로, 도 13a는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 제조방법에 따른 단계도로, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 제조방법은 a) 몸체(110) 준비 단계(Sa); b) 투명층(120) 형성 단계(Sb); c) 특이성분(A) 분주 단계(Sc); 및 d) 주입층(130) 형성 단계(Sd); 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 a) 몸체(110) 준비 단계(Sa)는 일측 면에 광학 측정이 가능한 광학측정부(113)가 형성되고 타측면에 시료의 주입이 가능한 주입부(112)가 형성되며 복수개의 공간으로 구획된 마이크로 챔버(111)가 형성된 몸체(110)가 준비되는 단계이다.
상기 b) 투명층(120) 형성 단계(Sb)는 상기 준비된 몸체(110)의 광학측정부(113)가 형성된 면을 차단하는 투명층(120)을 형성하는 단계로서, 제조 환경에 따라 상기 몸체(110) 준비 단계(Sa)와 투명층(120) 형성 단계(Sb)는 상기 몸체(110)와 투명층(120)을 일체화하여 한 번의 공정으로 형성될 수도 있다.
상기 c) 특이성분(A) 분주 단계(Sc)는 상기 투명층(120)에 의해 일측이 밀폐된 마이크로 챔버(111) 내부에 특이성분(A)이 내장되도록 하는 단계로서, 상기 특이성분(A)은 프라이머 또는 프로브 외에도 핵산증폭효소, DNA구성 화합물(dNTP), 버퍼, 또는 안정화제가 포함될 수 있다.
상기 d) 주입층(130) 형성 단계(Sd)는 상기 특이성분(A)이 내장된 마이크로 챔버(111)의 주입부(112)를 차단하는 주입층(130)을 형성하는 단계로서, 상기 주입 층(130)은 상기 주입부(112)를 차단하여 내부 물질의 유출을 방지함으로써 상기 특이물질들이 교차오염되지 않도록 하는 역할을 담당하며, 공통적으로 가해지는 시료를 포함하는 공통시약들이 한 번에 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 공급될 수 있도록 다공성 재질 또는 천공 가능한 재질을 이용하여 형성한다.
아울러, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 제조방법은 도 13b에 도시된 바와 같이, e) 상기 d) 주입층(130) 형성 단계(Sd) 이후에, e) 상기 주입층(130)을 보호하는 제1보호부(150) 또는 상기 투명층(120)을 보호하는 제2보호부(160)를 형성하는 단계(Se)가 추가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 제조방법은 상기 주입층(130)을 형성하여 나노제트 분주기와 같은 특수한 분주장비를 필요치 않고 공통성분을 오염없이 빠르게 공급할 수 있어 빠른 시간 내에 분석에 필요한 마이크로 챔버 플레이트(100)를 제조할 수 있어 분석의 효율성을 높일 수 있으며, 압력 조절 수단(200) 또는 회전 수단(400)이 구비되는 경우에 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)의 제조 시간을 줄일 수 있다.
도 14a는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)의 분석방법에 따른 다른 단계도로, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법은 상술한 바와 같은 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용하며, ㄱ) 제조된 마이크로 챔버 플레이트(100)의 주입층(130)을 통해 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 시료를 포함 하는 공통시약이 주입되는 단계(Sㄱ); 및 ㄴ) 상기 특이성분(A)과 시료를 포함하는 공통시약이 반응되는 단계(Sㄴ); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시료를 포함하는 공통시약을 주입하는 단계(Sㄱ)는 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)의 마이크로 챔버(111) 내부에 시료를 포함하는 공통시약을 주입하는 단계로서, 경우에 따라 상기 시료를 포함하는 공통시약을 주입하는 단계(Sㄱ)가 반복하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 시료를 포함하는 공통시약 주입 단계(Sㄱ)에서 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 시료를 포함하는 공통시약이 원활히 주입될 수 있도록 원심력, 감압 또는 가압이 작용되어 더욱 빠르게 주입될 수 있도록 할 수 있으며, 상기 주입층(130)의 상부에 상기 주입층(130)을 보호하는 제1보호부(150)가 형성된 경우에, 상기 제1보호부(150)를 제거한 뒤 상기 주입층(130)을 통해 시료를 포함하는 공통시약을 주입함은 당연하다.
또, 상기 시료를 포함하는 공통시약 반응 단계(Sㄴ)는 상기 특이성분(A)과 시료를 포함하는 공통시약이 반응되는 단계로서, 상기 시료를 포함하는 공통시약 반응 단계(Sㄴ)는 중합효소 연쇄반응(PCR, polymerase chain reaction), LCR(Ligase Chain Reaction), 또는 실시간 중합효소 연쇄반응(RT-PCR, Real time-PCR)에서 선택되는 어느 하나의 반응이 수행된다.
상기 실시간 중합효소 연쇄반응은 일반적인 중합효소 연쇄반응과 비교하여 증폭과정 중에 각 반응 사이클 별로 광학측정이 더 필요하므로, 본 발명의 마이크 로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법에서 실시간 중합효소 연쇄반응을 통해 분석하게 되는 경우에, 광학측정(형광분석) 단계가 사이클 별로 수행되어야 하며, 본 발명은 이 뿐만 아니라 각 반응에 알맞은 추가적인 단계가 더 수행될 수 있다.
또한, 도 14b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법은 ㄷ) 상기 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료되면, 주입층의 재질에 따라 선택적으로 상기 주입층(130)의 상층면을 실링하는 단계(Sㄷ); 가 더 포함될 수 있다.
상기 주입층(130) 실링 단계(Sㄷ)는 상기 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료된 후, 상기 주입층(130)의 상층면을 실링하는 단계이다. 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료된 후, 접착성 필름, 수분에 의해 피막을 형성하는 성분, 오일, 또는 상온에서 고체인 고형성분을 이용하여 주입층(130)을 실링하여 마이크로 챔버내의 상태(프라이머 또는 프로브등의 특이성분과 시료를 포함하는 공통시약이 혼합된 상태)를 유지하도록 할 수 있다.
또한, 도 14c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법은 상기 마이크로 챔버(111) 내부에 시료를 포함하는 공통시약 주입시 상기 마이크로 챔버(111) 내부에 잔존하던 기체가 배출되지 못하고 남아있는 경우, 상기 잔류 기체는 광학측정시 빛을 산란하는 요소로 작용하여 분석의 정확도를 저해하게 된다. 따라서, ㄹ) 상기 시료를 포함하는 공통시약 주입 단계(Sㄱ)에서 복수개의 시료가 순차적으로 주입되는 경우, 하나의 시료 또는 시약의 주입이 완료된 후 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)의 압력이 조절되는 단계(Sㄹ); 가 더 포함될 수 있다.
아울러, 상기 압력 조절 단계(Sㄹ)는 상기 마이크로 챔버(111) 내부의 잔류 기체가 배기될 수 있도록 감압-해제 또는 가압되며, 필요에 따라 상기 과정이 반복 수행될 수 있다.
상기에서 감압-해제, 또는 가압이란, 감압-해제 과정, 가압과정, 감압-해제-가압의 과정을 모두 포함한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 사시도.
도 2는 상기 도 1에 도시한 마이크로 챔버 플레이트의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 다른 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 다른 사시도.
도 5는 상기 도 4에 도시한 마이크로 챔버 플레이트의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 사시도.
도 9는 상기 도 8에 도시한 마이크로 챔버 플레이트의 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 또 다른 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 실시간 중합효소연쇄반응용 분석장치의 구성도.
도 13a는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트의 제조방법에 따른 단계도.
도 13b는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트의 제조방법에 따른 단계도.
도 14a는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트를 이용한 분석방법에 따른 다른 단계도.
도 14b는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트를 이용한 분석방법에 따른 다른 단계도.
도 14c는 본 발명의 마이크로 챔버 플레이트를 이용한 분석방법에 따른 또 다른 단계도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1000 : 본 발명의 실시간 중합효소연쇄반응용 분석장치
100 : 마이크로 챔버 플레이트
110 : 몸체 111 : 마이크로 챔버
L111 : 마이크로 챔버의 폭
D111 : 마이크로 챔버의 깊이
112 : 주입부 113 : 광학측정부
114 : 공간부 115 : 격벽부
120 : 투명층
130 : 주입층
140 : 시료공급층 141 : 공급부
150 : 제1보호부
160 : 제2보호부
170 : 몸체연결부
200 : 압력 조절 수단 300 : 온도 조절 수단
400 : 회전 수단
A : 특이성분
Sa ~ Se : 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트의 제조방법의 각 단계
Sㄱ ~ Sㄹ : 본 발명에 따른 마이크로 챔버 플레이트를 이용한 분석방법

Claims (21)

  1. 일측 면에 광학 측정이 가능하도록 광학측정부(113)가 형성되고 타측면에 시료의 주입이 가능하도록 중공된 주입부(112)가 형성되며 복수개의 공간으로 구획된 마이크로 챔버(111)가 형성된 몸체(110);
    상기 몸체(110)의 일측 면에 상기 광학측정부(113)를 밀폐하는 투명층(120); 및
    상기 몸체(110)의 타측면에 상기 주입부(112)를 차단하되, 시료를 포함하는 공통시약이 마이크로 챔버(111) 내부로 주입되도록 하며, 다공성 재질로 형성되는 주입층(130); 을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버(111)는 상기 주입층(130)의 형성 이전에 프라이머 또는 프로브가 포함된 핵산분석을 위한 특이성분(A)이 내장되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주입층(130)은 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료된 후, 접착성 필름, 수분에 의해 피막을 형성하는 성분, 오일, 또는 상온에서 고체인 고형성분을 이용하여 실링되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버(111)는 핵산증폭효소, DNA 구성 화합물(dNTP), 또는 버퍼가 더 내장되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주입층(130)은 천공 가능한 필름으로 이루어지며, 상기 마이크로 챔버(111) 각각과 연통되도록 천공되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명층(120)은 0 ℃ 내지 100 ℃ 에서 변형이 일어나지 않는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는
    상기 몸체(110)의 주입부(112)가 형성된 면의 둘레가 돌출되어 상측이 개구 된 공간부(114)가 형성되고, 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 주입되는 공용시약 또는 시료가 상기 주입층(130)의 상부에 형성된 공간부(114)에 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는
    일측에 시료를 포함하는 공통시약이 공급되는 공급부(141)가 형성되고, 상기 공간부(114)를 차단하되 기체는 배출될 수 있는 시료공급층(140)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는
    시료를 포함하는 공통시약이 포함된 별도의 용기에 마이크로 챔버 플레이트(100)를 담가 상기 시료를 포함하는 공통시약이 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버(111)는 0.3 내지 3 mm 의 폭(L111)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버(111)는 0.5 내지 5 mm 의 깊이(D111)로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는 상기 투명층(120)을 보호하는 제1보호부(150), 또는 상기 주입층(130)을 보호하는 제2보호부(160)가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1보호부(150) 또는 제2보호부(160)는 박리가능한 접착성 필름 또는 탈ㆍ부착가능한 부재가 이용되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  15. 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버 플레이트(100)는
    복수개가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트.
  16. a) 일측 면에 광학 측정이 가능한 광학측정부(113)가 형성되고 타측면에 시 료의 주입이 가능한 주입부(112)가 형성되며 복수개의 공간으로 구획된 마이크로 챔버(111)가 형성된 몸체(110)가 준비되는 단계(Sa);
    b) 상기 몸체(110)의 광학측정부(113)에 투명층(120)이 형성되는 단계(Sb);
    c) 상기 몸체(110)의 주입부(112)에 특이성분(A)이 분주되어 각각의 마이크로 챔버 플레이트(100)에 서로 다른 특이성분(A)이 내장되는 단계(Sc); 및
    d) 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)의 타측면에 주입층(130)이 형성되는 단계(Sd); 를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트(100)의 제조방법.
  17. 상기 제2항에 의한 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법은
    ㄱ) 제조된 마이크로 챔버 플레이트(100)의 주입층(130)을 통해 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 시료를 포함하는 공통시약을 주입하는 단계(Sㄱ); 및
    ㄴ) 상기 특이성분(A)과 시료를 포함하는 공통시약이 반응되는 단계(Sㄴ); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법은
    ㄷ) 상기 시료를 포함하는 공통시약의 주입이 완료되면, 상기 주입층(130)의 상층면이 실링되는 단계(Sㄷ)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플 레이트(100)를 이용한 시료 분석방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 시료를 포함하는 공통시약 주입 단계(Sㄱ)는 상기 마이크로 챔버(111) 내부로 시료를 포함하는 공통시약이 원활히 주입될 수 있도록 원심력, 감압 또는 가압이 작용되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    ㄹ) 상기 시료를 포함하는 공통시약 주입 단계(Sㄱ)에서 복수개의 시료가 순차적으로 주입되는 경우, 하나의 시료 주입이 완료된 후, 상기 마이크로 챔버 플레이트(100)의 압력이 조절되는 단계(Sㄹ); 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 압력 조절 단계(Sㄹ)는 상기 마이크로 챔버(111) 내부의 잔류 기체가 배기될 수 있도록 감압-해제, 또는 가압되는 것을 특징으로 하는 마이크로 챔버 플레이트(100)를 이용한 시료 분석방법.
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